力学在生活中的重要性3000字

篇一：力学在生活中的应用

力学在生活中的应用

通过这几天教授们的讲解，不仅使我明白了自己专业的发展方向，同时也让我明白了力学在生产生活中的重要性，生命本来就充满了无数的巧合，不记得是哪位教授说过“不是你选择了力学，而是力学选择了你”，或许我能来到这个专业，遇到这些同学和教授们就是一种缘分，珍惜这缘分，同时去热爱一个专业。 力学是一门基础科学，它所阐明的规律带有普遍的性质．为许多工程技术提供理论基础。力学又是一门技术科学，为许多工程技术提供设计原理，计算方法，试验手段．力学和工程学的结合促使工程力学各个分支的形成和发展．

力学按研究对象可划分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支．固体力学和流体力学通常采用连续介质模型来研究；余下的部分则组成一般力学．属于固体力学的有弹性力学、塑性力学，近期出现的散体力学、断裂力学等；流体力学由早期的水力学和水动力学两个分支汇合而成，并衍生出空气动力学、多相流体力学、渗流力学、非牛顿流体力学等；力学间的交叉又产生粘弹性理论、流变学、气动弹性力学等分支．力学在工程技术方面的应用结果则形成了工程力学或应用力学的各种分支，诸如材料力学、结构力学、土力学、岩石力学、爆炸力学、复合材料力学、天体力学、物理力学、等离子体动力学、电流体动力学、磁流体力学、热弹性力学、生物力学、生物流变学、地质力学、地球动力学、地球流体力学、理性力学、计算力学等等。

教授们研究的方向覆盖了力学大部分分支，这也给了我们继续深造的有利条件，有的时候看着教授们的研究成果和所做的项目也会想，是不是有一天自己也能完成这样的工作。 从亚里士多德时代的自然哲学，到牛顿时代的经典力学，直至现代物理中的相对论和量子力学等，都是物理学家科学素质、科学精神以及科学思维的有形体现。随着科技的发展，社会的进步，物理已渗入到人类生活的各个领域。

物理学作为一门最基础的自然学科，贯穿着人类文明的发展历程，从远古燧人氏钻木生火到如今的信息化社会的建设，都少不了物理的参与。燧人钻木取火的基本原理正是摩擦生热原理，在热量积蓄到一定程度时就可以使木头与氧气发生剧烈反应产生火焰。而物理在如今的生活中拥有着更加广泛的应用，小到我们的生活，大至航空航天， 人走路是利用了鞋与地面的摩擦力，向后蹬是给地施加了一个向后的作用力，然后由于物体间作用力是相互的，所以地也给人一个向前的作用力。 给气球充上密度比空气小的气体，如氢气、一氧化碳，

气球就会受到空气对它的向上的大于其本身重力的力，然后我们就看到气球飞向空中。

因为重力，我们无论离地面多远，都不必担心会在太空中飘浮，终有落到地面的时刻。又因为重力，人类想要飞的梦想还没实现，而飞船卫星的起飞是花费的巨大的能量才克服重力的影响。 当别人用手打你肩膀的时候，你受到了他给你的作用力，但是你的肩膀也打了他。两个力是相同的，只不过因为压强的不同，产生的效果也就不一样。

力学知识在日常生产、生活和现代科技中应用非常广泛，主要有（1）体育运动方面：如跳高、跳水、体操、铅球、标枪等；（2）天体物理方面：如天体的运行、一些星体的发现、人类的太空活动等；（3）交通安全方面：汽车制动、安全距离、限速等。

1．重力的应用 我们生活在地球上，重力无处不在。如工人师傅在砌墙时，常常利用重锤线来检验墙身是否竖直，这是充分利用重力的方向是竖直向下这一原理；羽毛球的下端做得重一些，这是利用降低重心使球在下落过程中保护羽毛；汽车驾驶员在下坡时关闭发动机还能继续滑行，这是利用重力的作用而节省能源；在农业生产中的抛秧技术也是利用重力的方向竖直向下。假如没有重力，世界不可想象，水不能倒进嘴里，人们起跳后无法落回地面，飞舞的尘土会永远漂浮在空中，整个自然界将是一片混浊。在讲授重力时，要让学生展开热烈的讨论，充分挖掘学生的想象力，知道重力与我们的生产生活实际密切相关。

2．摩擦力的应用 摩擦力是一个重要的力，它在社会生产生活实际中应用非常广泛。如人们行走时，在光滑的地面上行走十分困难，这是因为接触面摩擦太小的缘故；汽车上坡打滑时，在路面上撒些粗石子或垫上稻草，汽车就能顺利前进，这是靠增大粗糙程度而增大摩擦力；鞋底做成各种花纹也是增大接触面的粗糙程度而增大摩擦；滑冰运动员穿的滑冰鞋安装滚珠是变滑动摩擦为滚动摩擦，从而减少摩擦而增大滑行速度；各类机器中加润滑油是为了减小齿轮间的摩擦，保证机器的良好运行。可见，人类的生产生活实际都与摩擦力有关，有益的摩擦要充分利用，有害的摩擦要尽量减少。

3．弹力的应用 利用弹力可进行一系列社会生产生活活动，力有大小、方向、作用点。如高大的建筑需要打牢基础，桥梁设计需要精确计算各部分的受力大小；拔河需要用粗大一些绳子，防止拉力过大导致断裂；高压线的中心要加一根较粗的钢丝，才能支撑较大的架设跨度；运动员在瞬间产生的爆发力等等。

力学在日常生活中扮演着重要角色，同样力学也在工程建设中有着至关重要的地位。 人类在远古时代就开始制造各种器物，如弓箭、房屋、舟楫以及乐器等，这些都是简单的结构。随着社会的进步，人们对于结构设计的规律以及结构的强度和刚度逐渐有了认识，并且积累了经验，这表现在古代建筑的辉煌成就中，如埃及的金字塔，中国的万里长城、赵

州安济桥、北京故宫等等。尽管在这些结构中隐含有力学的知识，但并没有形成一门学科。

随着人类的进步发展，人们逐渐从这些结构和实践中总结经验，发展成现代的力学理论与方法。这些理论和方法几乎被应用到了没所有的领域。

建筑的发展和力学是密不可分的，可以说没有可靠的力学与结构分析就没有安全而又实用的优秀建筑。尤其是对于现代建筑的意义更为重要 ，每一座好的建筑在建造前都要通过很多次的实验验证与安全评估，否则将产生诸多不好的后果，损失难以估计。 首先是建筑结构的合理性，如何在实际情况下选取合适节省材料的结构方式完成工程很重要。尤其要考虑到安全因素，从整体的静力分析到有线单元的桁架与混泥土结构、再到外部环境因素，如风载荷、地震波、特殊场地的特殊设计要求等，这些都是我们要关注的。

其次是建筑物材料的选取应得当，这对建筑物质量和性能将产生本质的影响。不同的材料有着不同的强度、刚度、稳定性及疲劳破损等，在工程应用中要通过各种计算和软件建筑工程申请认证及实验进行模拟，使材料在实际环境中安全正常的工作，如上图便是对房屋桁架的测试。如何用最少的材料建造最安全实用的房屋是有一套完整有序的过程的，通过对建筑结构模型的力学分析，如它的抗弯能力、实用载荷大小、弹性性能、震动要求等。尤其在一些大型桥梁建筑中使用的钢结构梁和拉杆等，在长期的负载作用下如何保持结构的受力均衡和稳定，在建造过程中的步骤和难点都应该预计的到，如钢筋混泥土的选择，斜拉杆的分布及个数的多少，这些都对工程的施工和寿命有影响。所以做工程建造前必须有着严密的计算分析与可能出现情况的充分准备及解决方案，这是每个工程建设人员必备的素养。

最后是对工程实际环境的考察和科学估计。如高原与平原的不同。高山与土层的分布、风载荷地震雨水冷湿等自然因素的考量。有些甚至要考虑到特殊的人文需要，如建造地铁，我们必须避开高大建筑层和易塌方段，建在核电站的建筑等等，在这些工程结构中体现出一个有一个特殊的规范和要求，如左图的青藏铁路建设，为了保证铁路地基的长年冷冻状态，在铁路两旁的地基中插入了数千根散热棒，否则地基会有于长期的

工作解冻坍塌裂缝等只是铁轨受力不均，进而可能造成不可预计的损失。这些都是要在实际工程重要考虑和解决的问题，只有正确的通过各种科学手段我们才能把一座座优美坚固的建筑呈现在大地上。

力学是美丽的也是要我们认真对待的，他几乎应用到了所有角落，我们作为力学学习者，掌握最基本的分析方法和培养良好的科学习惯尤为重要，并为以后的学习和工作打下坚实基础。

篇二：力学在生活中的应用

浅谈生活中的力学知识

姓名：白玉川

学号：201305507

班级：2013055

专业：工程力学

电话：13253675263

目录：

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一、江河大堤与水库大坝????????????2

二、世界上最大的风力发电机-SL5000??????4

三、潜水艇和鱼如何实现上浮和下沉???????5

四、弹性力学对跳板的解释???????????5

五、小结???????????????????7

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浅谈生活中的力学知识

摘要：生活中很多事情都可以用力学的观点去解释，而关于这方面的书却很少，我认为我们学生应该学以致用，多用力学的观点看问题，这样也能使我们的理论知识得以提升，本文从前人的实验数据和生活中的实例进行分析，从而说明只要我们以力学的观点看问题，生活中就处处有力学的存在。

关键词：生活实例材料力学结构力学弹性力学流体力学

一、江河大堤与水库大坝

一般江河大堤和水库大坝的横截面如图1甲、乙所示。

比较上面两图，不难发现，它们的共同之处都是上窄下宽，

不同的是江河堤

的迎水面坡度缓，背水面坡度陡，而水库坝则恰恰相反，挡水面坡度陡，背水面坡度缓。

1、为什么江河大提与水库大坝都修成上窄下宽

无论是江河大堤，还是水库大坝都修成上窄下宽，其目的主要是为了“三防”。 1、防水压：根据液体内部压强公式ｐ＝ρgh可知，堤坝内的水越靠近堤坝底，水深ｈ越大，水产生的压强也越大．堤坝下宽能承受较大的水压，确保堤坝的安全。 2、防渗漏：堤坝下部受水的压强越大，水越容易渗进坝体．把下部修得宽些，就可以延长堤坝内水的渗透路径，增大渗透阻力，从而提高堤坝的防渗透性能。 3、防滑动：堤坝内水的压力总有将大堤向外水平推动和将大坝推向下游的运动趋势，堤坝基底需要有与之抗衡的静摩擦力，才能保持堤坝平衡。将堤坝下部修宽既可增大坝体的重力，也可增大迎水面（挡水面）上水对坝体竖直向下的压力，因此，可以增强坝体与坝基间的最大静摩擦力，达到防止堤坝滑动的目的。

2、为什么江河大堤和水库大坝两边的坡度陡缓状况修得恰恰相反

对于两岸拦水的大堤来说，奔腾的江河水的冲击力方向朝下游，水对堤坝的作用力主要是压力，如图2甲、乙所示，水的压力垂直于堤面，根据力的分解知识有，F??＝Ｆsinθ，F??＝Ｆcosθ，因此，对于同样大小的水的压力Ｆ，坡度平缓的堤面所受横向水平压力较小，即F??＜F??′；所受竖直向下的压力较大，即F??＞F??′．所以对于江河大堤，迎水面坡度缓，水对大堤水平向外的推力F??小．同时竖直向下的力F??大，有利于增大堤坝基底与堤坝的静摩擦力，即可以防滑。

对于水库大坝受力分析，如图3所示，根据液体压强公式ｐ＝ρgh，水库大坝的挡水面各处承受的压强跟水深成正比，呈三角形分布，故总水压力通过压强的三角形分布距坝底Ｈ／3

。设水库大坝的总重力为Ｇ，重心在Ｏ′处，为便于

分析，设水库中水对大坝的总压力Ｆ水平向外（大坝

外侧），如右下图所示．因受水的压力Ｆ的作用，坝

体会以水库外侧大坝的坝脚Ｏ为支点有沿顺时针方

向倾覆的趋势，其倾覆力矩为ＭＦ＝Ｆ×Ｈ／3。而

大坝依靠自身的重力Ｇ产生的抗倾覆力矩ＭG＝Ｇｄ。

把坝体修得沿背水面坡度缓一些，能够达到既增大重力，又增大力臂ｄ的效果，从而达到增大抗倾覆力矩ＭG的效果。

由此可见，在不增加建设大堤和大坝的土石方，用料及造价相同 的前提下，迎水面比背水面缓的江河大堤更牢固，挡水面比背水面陡的水库大坝更稳定。

二、世界上最大的风力发电机-SL5000

2011年8月，海上最大风力发电机SL5000在上海杭州湾东海大桥风电场安装成功。SL5000是目前世界上安装最大的风力

发电机，设计寿命20年，最终将从空气中

获取4亿千瓦时的电能。

众所周知，获取风能的方式是目前对自然界

影响最小的。但是作为世界上最大的风力发电机，

同时又要安装在每年都有几个月是台风肆虐的季节的杭州湾，因此，叶片的质量事关重大。下面简单谈一下力学知识在叶片制造过程中的重要性。

叶片。因为叶片的长度超

过60米，又要在残酷的环境

中经受考验，所以叶片要求要

有最大的强度和最轻的重量。

又因为叶片的形状根据流体

力学设计为了获得最大的动力为不规则的形状，所

以最终选择制造叶片的材料是玻璃钢，也就是环氧

树脂中加入编织物的复合材料。

然而依据力学知识设计制造出叶片样品之后，

最重要的程序就是进行样品检测，

结合计算机分析

出叶片结构中各个位置的受力情况。在这个过程开始之前首先要在叶片各个部位贴上应力感应器，以此来观察叶片内细微应力的变化。在实验室模拟自然界最强的力量来考验叶片，叶片20年的设计寿命等于施加大荷载振动400万次，现在在相同荷载下让叶片振动500万次，振动完成后检查叶片内部破损的情况，以此来确定叶片是否达到了设计要求。

三、潜水艇和鱼如何实现上浮和下沉

潜水艇是通过改变自身

的重力来实现上浮和下潜。

潜艇主压载水舱水增多

时，增加重量，当重量大于

水所产生的浮力时，即从水

面潜入水下。用压缩空气把主压载水舱内的一部分水排出，重量减小，当自身重力小于水产生的浮力时，即从水下浮出水面。艇内设有专门的装置调整水舱，用于注入或排出适量的水，以调整因物资、弹药的消耗和海水密度的改变而引起的潜艇水下浮力的变化。艇首、艇尾还设有纵倾平衡水舱，通过调整首、尾平衡水舱水量以消除潜艇在水下可能产生的纵倾。

而鱼不同，它是靠改变自身体积，而改变自身密度来实现上浮和下潜的。鱼想下潜时，鱼就把鱼鳔内的一部分气体排出体外，体积减小，密度增大，当密度大于水的密度时，鱼就潜入水下。当鱼想浮上水面时就把鳃滤出的一部分气体放入鱼鳔内，鱼体积就会增大，当鱼密度小于水密度时，鱼就会浮出水面。

四、弹性力学对跳板的解释

4.1在奥运期间，我国健儿在跳水中取得

优异 成绩，那么怎样用力学的观点分析跳板

的受力，并用弹性力学来验证结果是否正确。

4.2弹性力学也称弹性理论，主要研究弹

性体在外力作用或温度变化等外界 因素下所

产生的应力、应变和位移，从而解决结构或机械设计中所提出的强度和刚度问题。

篇三：力学在人类历史发展中的作用

力学在人类历史发展中的作用

力学学科在世界历史上起过很重要的作用。至少在以下三方面起过作用： 它是最早向权势即真理的真理观发起挑战，并且取得决定性胜利的学科 地心说就是罗马教会所要垄断的“真理”。他们对一切反对地心说的人加以迫害。力学学科特别是其中的动力学，就是在反对地心说发展日心说中逐渐成熟起来的。

在力学早期的发展中应当特别提到四本书。它们是：1543年出版的哥白尼的著作《天体运行论》，1632年出版的伽利略的著作《关于托勒密和哥白尼两大世界观的对话》，1638年出版的伽利略的著作《关于两门新科学的对话》和1687年出版的牛顿的著作《自然哲学的数学原理》。这四本书就是力学走向成熟的奠基之作。

日心说战胜地心说，它的意义不仅是天文学上新思想的胜利，也不仅在科学上力学学科的成长和成熟。他是人类历史上真理观的一次革命。它宣告以往权势即是真理的破灭，宣告权势可以垄断真理的破产，宣告指鹿为马的把戏破产。它使中世纪以前傲慢的权势不得不向新兴的科学低头，它警告人们，不管他是多么有权势有地位，在科学面前必须持谦卑的态度。随后，由于科学的不断进步（例如进化论学说对上帝造人学说的冲击）和人文精神的不断取得胜利，当人类进入19、20世纪，科学得到了空前的繁荣。权势即真理的专断愈来愈不得人心。所以才有罗马教廷对伽利略审判的平反。以至于基督教会也不得不办起了以科学为名的报纸。无论如何，由力学发起的对“权势即真理”的真理观的挑战，是代表历史进步的潮流的。这个潮流在中国，也就是五四运动之后兴起的民主与科学的思潮。顺之者昌、逆之者亡。

在我国几千年的历史上，很难找到科学真理战胜权势的胡说八道的案例。所以至今人们仍然有“官本位”和“官大一级压死人”的看法。少数力学家甚至堕落到为权势的瞎指挥做“科学论证”。所以坚持科学真理，不为权势所屈服，不阿权附势还是有现实意义的。

力学在人类历史上的另一种伟大的作用，就是推动现代科学的发展，成为现代科学的领头羊。美国印第安纳大学科学史教授威斯特福尔（R.S. Westfall）在他所著的《近代科学的建构》一书的序言中，一开头就说：“有两个论题左右了17世纪的科学革命——一个是从几何意义上来观察自然，和将宇宙理解为按照数学的指令构造的毕达哥拉斯传统，另一个是力学哲学，把大自然理解为一个巨大的机器并且找寻隐藏于现象背后机械论的解释。”

力学学科的成熟与发展，大大改变了人类认识世界的面貌。首先，天文学进入了一个新时代。如果说在牛顿之前，研究天文学的主要工具是几何学，那么在牛顿之后，力学成为研究天文学的主要工具。

至于说到力学对于物理学的作用，请听爱因斯坦的话，爱因斯坦在《物理学与实在》中的一段话：“尽管我们今天确实知道古典力学不能用来作为统治全部物理学的基础，可是它在物理学中仍然占领着我们全部思想的中心。”他还说：“依我看，牛顿力学的最大成就，在于它的贯彻一致的应用已经超出了这种现象论的观点，特别是在热现象领域内。在气体运动论和一般的统计力学里，出现的就是这种情况。”爱因斯坦还说说：“牛顿的成就的重要性，并不限于为实际的力学科学创造了一个可用的和逻辑上令人满意的基础；而且直到19世纪末，它一直是理论物理学领域中每一个工作者的纲领。”

牛顿在《自然哲学的数学原理》的序言中说：“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些力去论证其他的现象。”“自然的一切现象，完全可以根据力学的原理用相似的推理一一演示出来。”

德国物理学家赫姆霍兹（Hermannvon Helmholtz，1821-1894）是能量守恒的发现者，原文叫做“论力的守恒”，他说“一切自然科学最后的目的，是把自己

变成力学”，“只要把自然现象归结为简单的力这件事情完成了，并且证明了自然现象只能这样来归结，那么科学的任务将就此终结了。”

我们不是说自然科学是认识自然和理解自然吗。英国物理学家开尔文

（William Thomson, 1st Baron Kelvin，1824-1907）说：“我的目标就是要证明，如何建造一个力学模型，这个模型在我们所思考的无论什么物理现象中，都将满足所要求的条件。在我没有给一种事物建立起一个力学模型之前，我是永远也不会满足的。如果我能够成功地建立起一个模型，我就能理解它，否则我就不能理解。”

以上牛顿、赫姆霍兹和开尔文说的，都是一个意思。就是自然界的一切变化，希图都归结为力学。这种观点就是科学上的“还原论”的方法论，即将复杂的事物还原为简单的事物。机械运动既然是自然界最简单的运动形式，最后把各种运动形式还原为力学是很自然的了。这种方法论，在今天看来，并不能涵盖科学哲学中的一切方法，不过它毕竟是一种很重要的方法论。在这个意义上说，力学是一切自然科学的基础，是有一定道理的。

进入19世纪末和20世纪初，力学还引领人类在揭开大气、地质构造、化学化合与分解、生命现象等的秘密中发挥了越来越重要的作用。

所以可以说，力学是现代科学最早成熟的学科，也为现代各门科学的发展奠定了基础%a
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